CN100572224C - 基于奖励的固体垃圾回收系统 - Google Patents

Abstract

基于奖励的固体垃圾回收系统，属于环卫技术领域，解决现有垃圾回收系统分类效果不理想、回收率低下的问题，培养垃圾投放者正确的投放习惯。本发明由回收终端设备、服务器和礼品兑换站组成，服务器通过互联网与回收终端设备和礼品兑换站相连；回收终端设备由分类垃圾箱、支架、灯箱和顶棚组成；服务器保存用户帐户、垃圾存储量、各礼品兑换站地址等信息，互联网上架设系统服务网站，实现用户帐户的注册、帐户信息的添加、修改和删除以及用户网上使用积分兑换礼品等功能；礼品兑换站配有计算机，获取并更新服务器中的数据。本发明根据用户需求发放奖励，可促使用户主动按要求分类投放可回收垃圾，减少对环境的污染，并提高回收率。

Description

基于奖励的固体垃圾回收系统

技术领域

本发明属于环卫技术领域，具体涉及一种基于奖励的固体垃圾回收系统。

背景技术

固体垃圾分为可回收和不可回收两类，其中可回收垃圾具有再生利用价值，如废旧塑料、废纸等，一些可回收垃圾若不正确回收处理会造成严重污染，如塑料袋、电池等。大力发展可回收垃圾的回收利用是社会可持续发展的重要保障。目前城市街道普遍设置了分类垃圾箱，方便人们按可回收和不可回收的种类分类投放，然而由于人们普遍缺乏自觉性且社会缺乏相应的机制和法律，这些分类垃圾箱形同虚设，没有起到分类的效果，可回收垃圾的回收率依然较低。

为进一步方便人们分类投放，专利申请号为01205354.6的“组合型分类垃圾箱”提供了组合垃圾箱，每个箱子投放一种可回收垃圾，但其还是过于依赖于人们的自觉性，无法达到理想效果。

为提高垃圾箱的吸引力，专利申请号为200520111860.9的“广告垃圾箱”在普通分类垃圾箱表面附上了宣传广告，但这类发明没有从根本上提高人们投放的自觉性，因而也无法取得好的效果。

为提高人们分类投放的自觉性，有人提出了通过宣传回收垃圾的相关知识、在垃圾箱表面加上文字、语音播放等方式来教育人们，但这一类教育难以得到人们的足够关注和重视，效果并不理想。

进而有人提出了用奖赏来鼓励正确的分类投放，如专利申请号为200620175253.3的“有奖垃圾箱”通过直接发放奖品进行鼓励；专利申请号为200620092237.3的“饮料瓶专用有偿回收箱”通过直接发放钱币进行鼓励；但这些发明具有如下缺陷：1.缺乏足够可靠的投放物的识别装置，因而难以防范以骗取奖励为目的的恶意误投；2.发放的奖励形式单一，吸引力不足，且奖励本身价值过高，比如钱币，因而对设备安全性具有很高要求；3.奖励的发放量与垃圾的投放量无确定关系，如“有奖垃圾箱”所采用的方式，因而吸引和鼓励的作用不足。

发明内容

本发明提出一套基于奖励的固体垃圾回收系统，解决现有垃圾回收系统分类效果不理想、回收率低下的问题，培养垃圾投放者合理正确的投放习惯。

本发明的基于奖励的固体垃圾回收系统，由回收终端设备、服务器和礼品兑换站组成，服务器通过互联网与各个回收终端设备和各个礼品兑换站相连，其特征在于：

所述回收终端设备放置在市区或郊外的特定地点，用于分类回收用户投放的垃圾，获取并更新服务器中的数据；回收终端设备由分类垃圾箱、支架、灯箱和顶棚组成，分类垃圾箱是一组外形尺寸相仿、模块化的、可组合安装的垃圾箱，各垃圾箱相邻摆放，安装在支架上，每个垃圾箱专门回收某一种可回收固体垃圾；灯箱安装在支架上，位于分类垃圾箱上方；

所述服务器由计算机构成，其中保存用户帐户信息、各个回收终端设备的垃圾存储量信息、可兑换的礼品信息、各个礼品兑换站的地址等信息，其中，用户帐户信息中包括用户的帐号、密码、积分、感兴趣的礼品种类、联系方式、邮递地址等信息；互联网上架设服务器的系统服务网站，实现用户帐户的注册、帐户信息的添加、修改和删除以及用户网上使用积分兑换礼品等功能；

所述礼品兑换站配有计算机，通过网络与服务器相连，获取并更新服务器中的数据，礼品兑换站位于市区或郊外的特定地点，储藏有可兑换的礼品，用于用户现场使用积分兑换。

所述的固体垃圾回收系统，其特征在于：所述回收终端设备的分类垃圾箱中，每个垃圾箱都包括垃圾箱控制装置、垃圾识别装置、垃圾计量装置和垃圾箱报警装置；

垃圾箱控制装置包括微处理器、存储器、控制电路和通信电路，用于控制垃圾识别装置和垃圾计量装置，将投放的垃圾和存储箱内垃圾的信息数据保存在存储器中，并与灯箱控制装置进行数据通信；

垃圾识别装置包括传感器、传动机构和驱动电路，用于识别符合要求的垃圾被用户投入；

垃圾计量装置包括传感器和驱动电路，用于对投入的垃圾进行计量。

所述的固体垃圾回收系统，其特征在于：所述回收终端设备的灯箱包括灯箱控制装置、用户识别装置、人机交互装置、灯箱报警装置、灯箱外壳组成；

灯箱控制装置包括微处理器、存储器、控制电路和通信电路，用于控制用户识别装置和人机交互装置，与垃圾箱控制装置进行数据通信，并通过网络与服务器进行数据通信；

用户识别装置包括标签识别设备，标签发放单元和驱动电路，安装在灯箱前表面，实现对用户的识别；

人机交互装置包括输出设备和输入设备，安装在灯箱前表面，实现用户与设备的交互；其中输出设备为液晶显示器、数码管显示器、语音输出设备中的一种或多种；输入设备为触摸屏、键盘、语音识别设备中的一种或多种。

灯箱报警装置包括传感器、扬声器和驱动电路，在灯箱遭受破坏以致外壳破裂时，发出报警信号，并通过灯箱控制装置发送信息到服务器。

每一位垃圾投放者都是本系统的用户，都在本系统中享有一个帐户。用户投放垃圾在回收终端设备处进行。每次需要投放时，回收终端设备先识别用户，识别完成之后，用户即可开始投放，每次投放将得到一定量的积分，并保存在用户的帐户中。当积分达到一定值时，用户可到任一礼品兑换站或在互联网上登陆系统的服务网站使用积分换取自己喜好的礼品；当用户选择网上使用积分兑换礼品时，用户登陆网站，使用积分选兑想要的礼品，并以邮递的方式获取。

本发明根据用户的需求发放奖励，以个性化的礼品作为用户正确分类投放可回收垃圾的奖赏，形式灵活，种类丰富，具有强针对性和很高的吸引力，例如针对儿童可以糖果、文具为奖励，针对家庭主妇可以超市优惠券、生活用品为奖励等，可促使用户积极、主动、按要求分类投放可回收垃圾，从而减少此类垃圾对环境的污染，并大大提高其回收利用率。因为奖励是针对用户喜好个性化发放的，所以成本可以降低，同时灯箱广告的应用以及人机交互装置播放广告的应用可以吸引投资商投资，从而进一步降低奖励的成本。此外，可采用一些其他鼓励性强且成本低廉的奖励，如每隔一段固定时间，例如一个季度或一年，由政府根据用户帐户积分排名，公开地评定、宣传并表彰积分排名靠前的用户，例如颁发环保卫士荣誉称号等。本系统可由政府、环卫部门、环保部门或资源再生企业等运营，当各个终端回收设备的垃圾存放满时，终端回收设备向服务器发出信息，通知运营部门来把垃圾取走。所回收的垃圾的价值除去运营成本、奖励成本等还将有大量剩余，为运营部门提供财富，同时解决可回收垃圾回收率低的问题，减少此类垃圾对环境的污染，为社会创造财富。

附图说明

图1为本发明的系统框图；

图2为回收终端设备的基本配置结构示意图；

图3为单个垃圾箱的基本结构示意图(剖面图)；

图4为塑料袋箱内垃圾识别装置的基本结构示意图；

图5为电池箱内垃圾识别装置的基本结构示意图；

图6为支架的基本结构示意图；

图7为灯箱的基本结构示意图(剖面图)；

具体实施方式

本发明的固体垃圾回收系统如图1所示，由回收终端设备1、服务器2、礼品兑换站3组成。每一位垃圾投放者都是系统的用户，都在系统中享有一个帐户。帐户的申请及其中信息的填写、修改和删除可在各个回收终端设备1完成，也可以由用户登陆系统的服务网站完成。

服务器2由计算机构成，可采用例如英特尔公司的Stoakley平台服务器，通过网络与各个回收终端设备1和各个礼品兑换站3相连，服务器2中保存用户帐户信息、各个回收终端设备1的垃圾存储量信息、可兑换的礼品信息、各个礼品兑换站3的地址等信息。其中，用户帐户信息中包含了用户的帐号、密码、积分、感兴趣的礼品种类、联系方式、邮递地址等信息。服务器2上架设了系统的服务网站，可实现用户帐户的注册、帐户信息的添加、修改和删除以及用户网上使用积分兑换礼品等功能。当用户选择网上使用积分兑换礼品时，用户登陆网站使用积分选兑想要的礼品，并以邮递的方式获取。

回收终端设备1放置在市区或郊外的特定地点，用于分类回收用户投放的垃圾，其基本配置结构图如图2所示，包括分类垃圾箱4、支架5、灯箱6和顶棚7。

在回收终端设备1中，分类垃圾箱4是一组外形尺寸相仿、模块化的、可根据需要组合安装的、专门回收某一种可回收固体垃圾的垃圾箱，如塑料袋箱、电池箱等。每个垃圾箱相邻摆放，安装在支架上。

单个垃圾箱的基本结构图如图3所示，每一个垃圾箱都包括垃圾识别装置8、垃圾计量装置9、垃圾箱控制装置10和垃圾箱外壳11。

垃圾识别装置8包括识别传感器、传动机构和驱动电路，安装在垃圾箱外壳11内部，贴近入口的位置，用于识别所针对的固体垃圾。在不同垃圾箱中，因为所专收垃圾材料特性和外形特征不同，所安装的传感器和传动机构不同。

塑料袋识别装置如图4所示，包括高压静电发生器12、静电感应电荷传感器13和滚轮传动机构14；塑料袋由滚轮传动机构14从垃圾箱的窄缝状入口卷入，经过高压静电发生器12产生的电场作用，静电感应电荷传感器13随后检测垃圾表面残留感应电荷量，并由此判断是否为塑料材料，若识别确认所投入的垃圾是塑料，即进行下一步骤对垃圾计量；若识别确认所投入的垃圾非塑料，则滚轮传动机构14反向转动，将塑料袋卷出入口。

电池识别装置如图5所示，包括接近开关阵列15、旋转平台16和挡板17，其中接近开关阵列15安装在旋转平台16和挡板17上，旋转平台16与挡板17保持一定角度，使投入的垃圾自然下落后能被接住，接近开关阵列15识别投入垃圾是否为金属材料，若是，则旋转平台16向一端旋转，使垃圾落入垃圾箱底部；若不是，则旋转平台16向另一端旋转，使垃圾落入出口的盒中。驱动电路连接传感器及垃圾箱控制装置10，用于驱动传感器工作，并将传感器信号送至垃圾箱控制装置10。

垃圾计量装置9包括传感器和驱动电路，安装在垃圾箱外壳11内部，用于对投入的垃圾进行计量。其中，传感器为阵列式排布的反射式信号传感器，如反射式红外传感器，用于检测投入垃圾的个数和面积。

对于塑料袋，传感器可采用一列沿滚轮轴向排列的反射式红外传感器，安装在滚轮机构其中一个滚轮的正下方，其中所有反射式红外传感器都不间断地发射信号并检测反射信号，当没有塑料袋投入时，因所有反射式红外传感器都检测不到反射信号，此时计量为零；当滚筒向下匀速传送塑料袋时，因塑料袋每一部分宽度不同，在不同的时间，不同部分的传感器发出的信号会被挡住并反射，此时这部分传感器会检测到反射信号，并实时地获取塑料袋此部分的宽度，又因为滚轮机构匀速运行，根据从最初检测到反射信号到最后检测到反射信号的时间可计算得到塑料袋的长度，由此即可积分计算出塑料袋的面积。

对于电池，传感器可采用一个反射式红外传感器，安装入口下方的位置，当没有电池投入时，因反射式红外传感器检测不到反射信号，此时计量为零；当有电池下落时，因传感器发出的信号会被挡住并反射，此时传感器会检测到反射信号，并可根据反射信号跳变的次数计算投入电池的个数。塑料带驱动电路连接传感器及垃圾箱控制装置10，用于驱动传感器工作，并将传感器信号送至垃圾箱控制装置10。

垃圾箱控制装置10安装在垃圾箱外壳11内部，包含微处理器、存储器、控制电路和通信电路，用于控制垃圾识别装置和垃圾计量装置，将投放的量折算为积分，并将积分和存储箱内垃圾的信息数据保存在存储器中，并与灯箱控制装置23进行数据通信。

垃圾箱外壳11可用玻璃钢或铁皮制成，在表面开有跟其所针对的垃圾外形相仿的入口和出口，用于垃圾的投入和吐出，在表面还开有可开关的门，用于运营部门取走垃圾。

如图6所示，支架5是一组模块化的、可组合安装的支杆18和连接座19，用于安装分类垃圾箱4、灯箱6和顶棚7。支杆18和连接座19由铝合金或其他金属制成，可根据组合垃圾箱4的个数需要进行拆卸或组装，构成与组合垃圾箱4数目对应的支架，从而方便了可回收组合垃圾箱4的拓展。支杆18有两种长度规格，长的用于支撑灯箱6并固定分类垃圾箱4，短的仅用于固定分类垃圾箱4，两种支杆的两端可与连接座19固定。

如图7所示，灯箱6由用户识别装置20、人机交互装置21、灯箱报警装置22、灯箱控制装置23、灯箱外壳24组成，

用户识别装置20包括识别标签识别设备，标签发放单元和驱动电路，安装在灯箱6前表面，实现对用户的识别。其中标签识别设备可采用购买的纸质条形码标签识别设备、IC电子标签识别设备、射频识别(RFID)设备中的一种，与所采用的标签种类对应配装，并通过其接口与灯箱控制装置23相连，由灯箱控制装置23控制，标签发放模块具有向用户发放包含帐号信息的标签的功能，因标签外形与厚度与名片相仿，可采用购买的自动发名片机改造而成。

人机交互装置21包括输出设备和输入设备，安装在灯箱6前表面，实现用户与设备的交互；其中输出设备为液晶显示器、数码管显示器、语音输出设备中的一种或多种；输入设备为触摸屏、键盘、语音识别设备中的一种或多种。

灯箱报警装置22包括传感器、扬声器和控制电路。其中，传感器为紧附在灯箱6外壳内表面的细电阻丝，控制电路持续地向其输入微弱电流并检测电流是否可流通，当灯箱6遭受恶意破坏以致外壳破裂时，细电阻丝断裂，控制电路检测到电流被切断，即驱动扬声器发出报警声，并通过灯箱控制装置23发送信息到服务器2。

灯箱控制装置23安装在灯箱外壳24内部，包含微处理器、存储器、控制电路和通信电路，用于控制用户识别装置20和人机交互装置21，并与分类垃圾箱4中的垃圾箱控制装置10进行数据通信，此外，还完成通过网络与服务器2进行数据通信。

灯箱外壳24由可透光的材料构成，表面有宣传广告。广告可供赞助商宣传产品用，也可以用于宣传本系统或宣传垃圾回收的知识。

顶棚7安装在支架5上，位于灯箱6上方，由质量轻、强度高的材料，如阳光板制成，具有遮阳、防雨的作用。

礼品兑换站3配有计算机，通过网络与服务器2相连，可获取并更新服务器2中的数据。礼品兑换站位于市区或郊外的特定地点，储藏有可兑换的礼品，用于用户现场使用积分兑换。

当用户需要投放垃圾时，回收终端设备1需要先识别用户，具体由用户识别装置20完成，若用户没有帐户，则可通过回收终端设备1申请。例如当用户识别装置20是射频识别设备、人机交互装置21的输入设备为触摸屏时，若服务器2中没有该用户的帐户，用户通过用手指点击触摸屏的注册按钮创建帐户，并通过人机交互装置21提示用户补充帐户信息；若该用户已注册帐户，用户刷射频识别卡后，回收终端设备1即识别用户，并从服务器2获取帐户信息，通过人机交互装置21输出，显示用户的积分、显示用户可能感兴趣且使用现有积分可兑换的奖品信息并提示用户已被识别并可以开始投放。

识别完成之后，用户即可向分类垃圾箱4投放垃圾，若垃圾识别装置8经过识别确认所投入的垃圾是所要回收的材料，即由垃圾计量装置9对投入垃圾进行计量，并折算成一定量积分，加在用户的帐户积分中，通过人机交互装置21更新输出，显示用户最新的积分、显示用户可能感兴趣且使用现有积分可兑换的奖品信息，同时更新服务器2中的帐户积分信息；若垃圾识别装置8经过识别确认所投入的垃圾非所要回收的材料，将拒绝收纳投入物并将其从垃圾箱外壳11的出口吐出，并提示用户。

用户投放垃圾的过程在人机交互装置21的提示下完成，例如当人机交互装置21的输出设备包含语音设备时，语音设备将提示用户如何进行操作，并对正确的投放表示鼓励和感谢，对错误的投放做出提示。人机交互装置21可使用户投放垃圾的过程新颖有趣，充满吸引力，例如输出设备包含液晶显示器时，可在用户投放过程中播放生动的宣传垃圾回收知识的教育视频，也可以让用户以寓教于乐的游戏方式进行投放，在游戏中符合要求的投放垃圾将换取更多的游戏积分，从而吸引人们积极、自觉、主动地分类投放可回收垃圾。

当投放过程结束，人机交互装置21将更新显示用户最新的积分、显示用户可能感兴趣且使用现有积分可兑换的奖品信息、附近的礼品兑换站地址等信息，鼓励用户再次投放，并帮助其使用积分兑换所想要的礼品。

用户可以通过回收终端设备1完成帐户信息的添加、修改和删除，也可以在任何一台联网的计算机上登陆系统的服务网站，完成帐户的注册、帐户信息的添加、修改和删除。

需要兑换礼品时，用户可以到任意一个礼品兑换站，使用帐户中的积分兑换所需要的礼品，也可以在任何一台联网的计算机上登陆系统的服务网站，浏览网站显示的礼品信息，使用积分选兑想要的礼品，并以邮递的方式获取。

当回收终端设备1垃圾存放满时，向服务器2发出信息，服务器2通知运营单位将回收终端设备1中的垃圾取走。

当回收终端设备1向服务器2发出报警时，若是回收终端设备1内设备故障，服务器2将通知运营单位派人维修；若是回收终端设备1遭到恶意破坏，服务器2将通知运营单位和警方保障设备的安全。

回收终端设备1可获取并更新服务器2中的数据，具有识别用户、识别投入的垃圾、对投入垃圾计量、将投入垃圾的量折算成积分、显示并更新用户帐户积分、显示用户可能感兴趣且使用现有积分可兑换的奖品信息、显示附近的礼品兑换站地址等功能。回收终端设备1完成对用户投入的垃圾的识别，将投入量折算成积分，累加到用户帐户中，同时利用多媒体技术，如视频、游戏等教育用户，寓教于乐，宣传环保知识，提高人们的环保意识，并告知用户其可能感兴趣且可使用积分兑换的礼品信息，以及其附近的礼品兑换站地址，从而尽可能的吸引、鼓励用户按要求分类投放垃圾，并指示其到礼品兑换站现场使用积分兑换礼品。

Claims (2)

1.一种基于奖励的固体垃圾回收系统，由回收终端设备、服务器和礼品兑换站组成，服务器通过互联网与各个回收终端设备和各个礼品兑换站相连，其特征在于：

所述回收终端设备放置在市区或郊外的特定地点，用于分类回收用户投放的垃圾，获取并更新服务器中的数据；回收终端设备由分类垃圾箱、支架、灯箱和顶棚组成，分类垃圾箱是一组外形尺寸相仿、模块化的、可组合安装的垃圾箱，各垃圾箱相邻摆放，安装在支架上，每个垃圾箱专门回收某一种可回收固体垃圾；灯箱安装在支架上，位于分类垃圾箱上方；所述分类垃圾箱中，每个垃圾箱都包括垃圾箱控制装置、垃圾识别装置、垃圾计量装置和垃圾箱报警装置；

垃圾箱控制装置包括微处理器、存储器、控制电路和通信电路，用于控制垃圾识别装置和垃圾计量装置，将投放的垃圾和存储箱内垃圾的信息数据保存在存储器中，并与灯箱控制装置进行数据通信；

垃圾识别装置包括传感器、传动机构和驱动电路，用于识别符合要求的垃圾被用户投入；

垃圾计量装置包括传感器和驱动电路，用于对投入的垃圾进行计量；

所述服务器由计算机构成，其中保存用户帐户信息、各个回收终端设备的垃圾存储量信息、可兑换的礼品信息、各个礼品兑换站的地址等信息，其中，用户帐户信息中包括用户的帐号、密码、积分、感兴趣的礼品种类、联系方式、邮递地址等信息；互联网上架设服务器的系统服务网站，实现用户帐户的注册、帐户信息的添加、修改和删除以及用户网上使用积分兑换礼品等功能；

所述礼品兑换站配有计算机，通过网络与服务器相连，获取并更新服务器中的数据，礼品兑换站位于市区或郊外的特定地点，储藏有可兑换的礼品，用于用户现场使用积分兑换。

2.如权利要求1所述的固体垃圾回收系统，其特征在于：所述回收终端设备的灯箱包括灯箱控制装置、用户识别装置、人机交互装置、灯箱报警装置、灯箱外壳；

灯箱控制装置包括微处理器、存储器、控制电路和通信电路，用于控制用户识别装置和人机交互装置，与垃圾箱控制装置进行数据通信，并通过网络与服务器进行数据通信；

用户识别装置包括标签识别设备，标签发放单元和驱动电路，安装在灯箱前表面，实现对用户的识别；

人机交互装置包括输出设备和输入设备，安装在灯箱前表面，实现用户与设备的交互；其中输出设备为液晶显示器、数码管显示器、语音输出设备中的一种或多种；输入设备为触摸屏、键盘、语音识别设备中的一种或多种；

灯箱报警装置包括传感器、扬声器和驱动电路，在灯箱遭受破坏以致外壳破裂时，发出报警信号，并通过灯箱控制装置发送信息到服务器。

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